Etude du comportement mécanique des structures en béton armé atteintes par la corrosion PDF Download
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Author: Anna Ouglova Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 147
Book Description
Dans les ouvrages du Génie Civil, l'acier est couvert par un film protecteur constitué d'oxydes de fer. Une pénétration des agents agressifs externes peut déstabiliser ce film et provoquer l'initiation de la corrosion. Lorsque la couche des oxydes s'épaissit du fait de la corrosion métallique une réduction de la section d'acier, une perte de ductilité, une perte d'adhérence ou une fissuration du béton peuvent se produire. La capacité portante diminue et le mécanisme de ruine des éléments d'ouvrage peut changer. Le besoin est alors de comprendre des mécanismes de la corrosion afin de réaliser une ré-évaluation de la durée de vie des ouvrages en béton armé soumis à la corrosion.
Author: Anna Ouglova Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 147
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Dans les ouvrages du Génie Civil, l'acier est couvert par un film protecteur constitué d'oxydes de fer. Une pénétration des agents agressifs externes peut déstabiliser ce film et provoquer l'initiation de la corrosion. Lorsque la couche des oxydes s'épaissit du fait de la corrosion métallique une réduction de la section d'acier, une perte de ductilité, une perte d'adhérence ou une fissuration du béton peuvent se produire. La capacité portante diminue et le mécanisme de ruine des éléments d'ouvrage peut changer. Le besoin est alors de comprendre des mécanismes de la corrosion afin de réaliser une ré-évaluation de la durée de vie des ouvrages en béton armé soumis à la corrosion.
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Ce travail porte sur l'étude du comportement mécanique des structures en béton armé dégradé par la corrosion. Le premier chapitre traite des aspects physico-chimiques de la corrosion et de son influence sur le comportement mécanique des structures. Dans le second chapitre, les modèles pour l'acier et le béton sont présentés ainsi que les éléments d'interface : éléments classiques de contact et un élément que nous avons mis au point, l'élément "rouille". Les troisième et quatrième chapitres valident l'élément "rouille" sur des essais conventionnels d'adhérence et sur deux études expérimentales de poutres fléchies. Le chapitre cinq présente les résultats d'une campagne expérimentale que nous avons effectuée sur l'influence de l'adhérence. L'adhérence des poutres a été supprimée en entourant les armatures tendues de gaines en plastique. Enfin, dans le chapitre six, nous avons effectué des simulations de poutres en modifiant la taille, la position et l'intensité de la zone corrodée.
Author: Raoul François Publisher: ISTE Group ISBN: 1784054186 Category : Buildings, Reinforced concrete Languages : fr Pages : 225
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Cet ouvrage est un guide indispensable pour les ingénieurs, les scientifiques et les chercheurs, explorant les aspects fondamentaux de la corrosion dans le béton armé. Son originalité réside dans le couplage entre la corrosion des armatures du béton armé et son comportement mécanique. L’ouvrage décrit les fondements théoriques spécifiques de la corrosion de l'acier dans le béton et ses interactions avec les aspects structuraux, y compris la fissuration de service et les défauts de mise en place du béton. Il présente une étude des mécanismes de dégradation du comportement mécanique des armatures et du composite béton armé, tels que la réduction de la ductilité, de la capacité portante, de la redistribution d’effort par formation de rotules plastiques. Une méthode de diagnostic basée sur le relevé des fissures induites par la corrosion est présentée dans l’ouvrage, puis couplée à une méthode de recalcul permettant de prédire les différents aspects du comportement mécanique résiduel.
Author: Arnaud Castel (physicien).) Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 233
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DANS LE CADRE DE CE TRAVAIL, NOUS NOUS SOMMES INTERESSES D'UNE PART AU COMPORTEMENT MECANIQUE D'ELEMENTS DE STRUCTURE EN BETON ARME CORRODES ET D'AUTRE PART A L'INFLUENCE QUE PEUT AVOIR LE CHARGEMENT MECANIQUE DE LA STRUCTURE SUR LE PROCESSUS DE CORROSION DES ARMATURES. NOUS AVONS ETUDIE L'EVOLUTION DU COMPORTEMENT MECANIQUE DE POUTRES CONSERVEES DEPUIS 14 ANS EN AMBIANCE SALINE SOUS LEUR CHARGE DE SERVICE. ENSUITE, NOUS AVONS REALISE L'AUTOPSIE COMPLETE D'UNE DES POUTRES AFIN DE CARACTERISER A LA FOIS LE BETON VIEILLI, L'ETAT DE CORROSION DES ACIERS ET LES PROFILS DE PENETRATION DES CHLORURES DANS LE BETON. L'ANALYSE DES RESULTATS A CONFIRME QUE LA FISSURATION TRANSVERSALE DE FLEXION N'A PAS D'INFLUENCE SIGNIFICATIVE SUR LE PROCESSUS DE CORROSION. EN EFFET, EN PARTIE TENDUE, LA CORROSION RESULTE DE LA PENETRATION DES CHLORURES A TRAVERS LES PORTIONS DE BETON SITUEES ENTRE LES FISSURES DE FLEXION. DE PLUS, LES RESULTATS ONT MONTRE QUE, LOCALEMENT, LE COMPORTEMENT MECANIQUE DE CES PORTIONS DE BETON A UNE INFLUENCE CONSIDERABLE. EN CE QUI CONCERNE L'ETUDE DU COMPORTEMENT MECANIQUE DES POUTRES CORRODEES, LES RESULTATS MONTRENT QUE LA PERTE D'ADHERENCE ACIER-BETON EN PARTIE TENDUE (ENTRE LES FISSURES DE FLEXION) A UNE INFLUENCE AU MOINS AUSSI IMPORTANTE QUE CELLE DE LA REDUCTION DE SECTION D'ACIER. NOUS AVONS DONC DEVELOPPE UN MODELE ANALYTIQUE DE FONCTIONNEMENT DES POUTRE EN BETON ARME APRES FISSURATION, CAPABLE DE DECRIRE LE FONCTIONNEMENT LOCAL DES PORTIONS DE BETON SITUEES ENTRE LES FISSURES DE FLEXION, CECI EN INTEGRANT L'EVOLUTION DES CONDITIONS D'ADHERENCE ENTRE L'ACIER ET LE BETON. NOUS PROPOSONS AINSI UNE NOUVELLE APPROCHE POUR LE DIMENSIONNEMENT DES POUTRES EN MILIEUX AGRESSIFS, CECI PAR L'INTERMEDIAIRE DE DEUX CRITERES MECANIQUES DE DURABILITE. DE PLUS, CE MODELE PERMET DE PRENDRE EN COMPTE DE L'EFFET COUPLE DE LA PERTE D'ADHERENCE ET DE LA REDUCTION DE SECTION D'ACIER EN PARTIE TENDUE SUR LE COMPORTEMENT MECANIQUE D'ELEMENTS CORRODES.
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Les objectifs de la thèse sont d’étudier l’influence de la pré-fissuration sur le développement de la corrosion des armatures du béton armé, les corrélations entre les pertes de section d’armatures dues à la corrosion et la fissuration du béton d’enrobage en résultant et l'effet de la corrosion sur les propriétés mécaniques des structures en béton armé soumis à un environnement salin. Les essais ont été réalisées pour étudier les différentes propriétés mécaniques comme la résistance à la flexion, la résistance au cisaillement, etc. Le travail expérimental est constitué de deux parties: dans la première partie des petits échantillons annulaires en mortier ont été testés afin d'observer l'effet des fissures sur la corrosion. Les résultats montrent que quelque soit l’ouverture des fissures, la corrosion démarre en fond de fissure et se propage le long de l’interface acier-béton endommagée en fond de fissure par la création de la fissure. Dans la deuxième partie, une étude approfondie a été réalisée sur une poutre en béton armé qui a été corrodée dans un environnement salin pendant 26 ans et une poutre non corrodée de même âge pour mieux comprendre l'effet de la corrosion sur les propriétés mécaniques (flexion, cisaillement , propriétés mécaniques de l’acier corrodé) d’éléments en béton armé. Un nouveau modèle a été proposé pour la relation entre la largeur des fissures de corrosion et la perte de section d'acier
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La corrosion des armatures constitue la principale cause de dégradation des ouvrages en béton armé, et occasionne des coûts élevés de maintenance/réparation. Pour prévenir ce problème sur ouvrages neufs, une solution consiste à renforcer les structures en béton par des armatures non-métalliques de type Polymère Renforcé de Fibres (PRF), généralement à base de fibres de verre, de carbone ou d'aramide. Il existe aujourd'hui plusieurs textes réglementaires consacrés aux armatures PRF, notamment aux USA, au Canada et au Japon, et de nombreux ouvrages en béton armé par barres en PRF ont d'ailleurs été construits dans ces pays. Cependant, si l'utilisation de ces nouvelles armatures semble à priori prometteuse, elle suscite encore des réserves de la part des maîtres d'ouvrages, notamment en France. Il subsiste en effet des incertitudes sur le comportement à long terme des structures renforcées par PRF, et plus particulièrement sur la durabilité en milieu alcalin des armatures à matrice vinylester ou époxy renforcée par des fibres de verre (PRFV), qui sont actuellement les plus utilisées, ou encore sur le vieillissement de l'interface PRF/béton. Dans ce contexte, la présente étude vise à développer pour la première fois en France, un ensemble de méthodologies permettant, d'une part, de caractériser les principales propriétés physiques, mécaniques et d'interface des différentes armatures en PRF disponibles sur le marché, mais également d'évaluer la durabilité d'armatures en PRFV (les plus représentatives du marché) et de l'interface PRFV/béton à travers des procédures pertinentes de vieillissements accélérés. La première partie de l'étude a donc été consacrée à la caractérisation physique et mécanique d'une sélection d'armatures du commerce, confectionnées à base de fibres de verre, de carbone ou d'aramide, et au comportement mécanique de l'interface entre ces PRF et le béton. Outre la caractérisation microstructurale des PRF par techniques de microscopie et d'analyse thermique, la mise en place de dispositifs d'essais de traction et de flexion 3 points à appuis rapprochés (Short-beam test) a permis d'accéder respectivement aux propriétés mécaniques en traction (module d'élasticité, résistance) et à la résistance au cisaillement inter-laminaire des armatures. Des essais spécifiques d'arrachement (Pull-out) ont ensuite permis d'évaluer l'influence de différents paramètres (type de fibre, diamètre et géométrie de surface des barres) sur le mécanisme de transfert d'effort à l'interface armature/béton. Une grande originalité de l'approche proposée réside dans l'instrumentation d'une partie des corps d'épreuve par des capteurs de déformation à fibre optique disposés au niveau de l'interface armature/béton ; ce dispositif de mesures réparties permet d'accéder à des informations locales comme le profil des déformations de traction de l'armature, et d'en déduire la longueur d'ancrage des différentes armatures dans le béton. En complément de l'étude expérimentale précédente, un travail de modélisation analytique et numérique a été initié en vue de simuler les essais d'arrachement et d'appréhender plus finement les mécanismes d'interface mis en jeu entre l'armature et le béton lors de ces essais. Dans cette optique, un modèle analytique d'interface a tout d'abord été proposé, puis introduit dans un modèle aux éléments finis (modèle d'endommagement de zones cohésives). Enfin, un protocole de vieillissement accéléré a été appliqué à des barres en PRFV seules ou noyées dans un milieu cimentaire. Les caractéristiques résiduelles des armatures et des interfaces ont été évaluées à différentes échéances de vieillissement (jusqu'à 240 jours). Hormis une diminution des propriétés mécaniques des barres soumises à une immersion directe en solution alcaline, cette condition pouvant être considérée comme très sévère par rapport aux conditions de service, il n'a pas été observé de dégradation des propriétés d'adhérence PRF/béton par rapport à l'état initial.
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Ce travail de thèse propose dans un premier temps un modèle de comportement des structures en béton précontraint avant et après fissuration. Après fissuration, le modèle se base sur la formulation d'un Macro-Elément-Fini (M.E.F.) de type poutre qui correspond à la distance entre deux fissures de flexion. Ensuite, le champs d'application est étendu à la requalification des structures en béton précontraint corrodées. La corrosion des armatures passives est prise en compte dans la formulation du M.E.F. en terme d'effet couplé de la réduction de section d'acier et de l'adhérence acier-béton en partie tendue. Enfin, la corrosion sous contrainte (CSC) des câbles a été étudiée. Les faciès de corrosion observées pour le cas de la CSC sont très différents de ceux habituellement observés lors d'une corrosion classique. L'effet de la CSC est intégré au modèle en terme de réduction de section d'acier actif due à la rupture fragile d'un ou plusieurs fils. Dans le cas de la précontrainte non adhérente, un modèle est proposé qui permet de recalculer le comportement résiduel de ces structures. Dans le cas de la précontrainte adhérente, les performances mécaniques résiduelles après rupture de câble ont été étudiées expérimentalement. Les résultats montrent que la localisation de la rupture ainsi que la qualité de l'adhérence coulis-câble ont une influence considérable.
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ETUDE DE LA VARIATION DE LA RIGIDITE DES STRUCTURES EN BETON ARME SOUMISES A DES SOLLICITATIONS MECANIQUES. ANALYSE DU COMPORTEMENT DES ELEMENTS FLECHIS EN BETON ARME (DOMAINE ELASTIQUE NON FISSURE, DOMAINE DE FISSURATION, DOMAINE DES GRANDES DEFORMATIONS). EXPOSE DE L'ETUDE EXPERIMENTALE DE 54 POUTRES-DALLES EN BETON ARME POUR DIFFERENTS POURCENTAGES D'ARMATURE ET DES ELANCEMENTS DE 17,50 ET 10,50. ETUDE COMPARATIVE ENTRE DIVERSES SOLUTIONS THEORIQUES PROPOSEES PAR DIFFERENTS AUTEURS ET PRESENTATION DES RESULTATS EXPERIMENTAUX
Author: Anna Ouglova
Author: Anna Ouglova
Author: Mickaël Dekoster
Author: Raoul François
Author: Arnaud Castel (physicien).)
Author: Valérie L'Hostis
Author: Inamullah Khan
Author: Arnaud Rolland
Author: Benjamin Richard (ingénieur.)
Author: 
Author: Sokha Ung